(57)【要約】【課題】  自機に向かって飛来するミサイルなどの飛翔体を、この飛翔体発射後の早い時期に探知し、継続的に追尾することが可能な飛翔体追尾方法及び飛翔体追尾装置を得る。【解決手段】  紫外線センサを設け、自機に向かって飛来するミサイルなどの飛翔体を、この飛翔体のプルームが発する紫外線を検出することにより、パッシブな手法でかつ早期に初期探知する。また、初期探知後は、この探知したプルームの方向に基づき飛翔体本体の特にシーカ位置を算出してこれを追尾照準部で捕捉し、プルームではなく飛翔体本体の追尾を継続している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自機に向かって飛来する飛翔体を探知し、この飛翔体の所定部位を照準点として追尾する飛翔体追尾方法であって、
前記飛翔体が発する光波を検出してその到来方向データを取得し、
この到来方向データと、前記自機の飛行データ及びあらかじめ設定された飛翔体属性データとに基づいて前記飛翔体の所定部位の方向データを算出し、
この算出した所定部位の方向データに基づいてレーザビーム光を指向させて照射し、
このレーザビーム光が前記飛翔体により反射された反射光の存在を確認し、
前記レーザビームの指向方向にあたる前記飛翔体の部位を照準点として前記飛翔体の追尾を開始することを特徴とする飛翔体追尾方法。
【請求項２】
前記検出する光波は、前記飛翔体のプルームが発する紫外線であることを特徴とする請求項１に記載の飛翔体追尾方法。
【請求項３】
前記あらかじめ設定された飛翔体属性データは、前記飛翔体のプルーム中心から前記所定部位までの距離及び前記飛翔体の飛翔速度を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛翔体追尾方法。
【請求項４】
前記飛翔体の所定部位は、前記飛翔体に搭載されたシーカの位置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の飛翔体追尾方法。
【請求項５】
自機に向かって飛来する飛翔体が発する光波を検出してその到来方向データを取得する光波センサ部と、
前記自機の飛行データを算出する航法計算部と、
あらかじめ設定された前記飛翔体の飛翔体属性データを記憶する飛翔体属性データ記憶部と、
前記光波センサ部からの光波の到来方向データと前記航法計算部からの自機の飛行データと前記飛翔体属性データ記憶部からの前記飛翔体の飛翔体属性データとに基づいて前記自機から見た前記飛翔体の所定部位の方向データを算出する照準方向算出部と、
この照準方向算出部からの前記飛翔体の所定部位の方向データに基づいて指向し飛翔体を捕え、レーザビーム光を指向させて照射しその反射波を受光して飛翔体の存在を確認し、この確認結果に基づき前記レーザビームの指向方向にあたる前記飛翔体の部位を照準点として前記飛翔体の追尾を開始する追尾照準部とを有することを特徴とする飛翔体追尾装置。
【請求項６】
前記光波センサ部において検出する光波は、前記飛翔体のプルームが発する紫外線であることを特徴とする請求項５に記載の飛翔体追尾装置。
【請求項７】
前記あらかじめ設定された飛翔体属性データは、前記飛翔体のプルーム中心から前記所定部位までの距離及び前記飛翔体の飛翔速度を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の飛翔体追尾装置。
【請求項８】
前記飛翔体の所定部位は、前記飛翔体に搭載されたシーカの位置であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の飛翔体追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機などに搭載され、自機に向かって飛来するミサイルなどの飛翔体を探知して継続的に追尾する飛翔体追尾方法及び飛翔体追尾装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミサイルなどの飛翔体の誘導技術が高度化し、地対空ミサイル（ＳＡＭ）や空対空ミサイル等の高性能化が著しい。このため、これら飛翔体の対象目標とされる航空機側でも、自機を守るためには、飛翔体の接近を早期に探知・追尾して被弾を回避するための防御手段を必要とする。
【０００３】
従来から、遠方にある目標を探知・追尾する装置として、電波を用いたレーダ装置や光波による探知追尾装置が知られている。レーダ装置では、装置自ら電波を放射し目標からの反射波を受信することで、目標の方向や距離等の目標情報を得ている。また、光波による探知追尾装置では、パッシブな方式とアクティブな方式がある。パッシブな方式では、装置自らが光波を放射することなく、目標が自発的に放射する赤外光や紫外光、あるいは目標によって散乱・反射された太陽光などを検出して目標の方向を取得する。一方、アクティブな方式では、例えばレーザ波などの光波を放射し、目標からの反射波を受信することで、目標の方向や距離等の目標情報を得ている。
【０００４】
航空機による活動では、自機が相手方に発見されずに行動できることが望まれる。レーダ装置等、自ら電波を放射する装置では、対象目標を捜索・探知するために、継続的に電波を放射するが、この放射した電波により自機の存在を相手方に知られることになる。従って、このような装置を航空機に搭載して活動する場合には、光波による手法が活用されることが多い。特に、自機に接近する飛翔体の初期探知には、各種光学センサで検知した光波によるパッシブな方式が用いられることが多い。
【０００５】
このように、各種光学センサを用いて自機に接近するミサイル等を検出する目標検出装置の事例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された事例では、目標が発する赤外線を検出する赤外線センサと、ミサイル等から排出されるガスであるプルームが発する紫外線を検出する紫外線センサとを有しており、赤外線センサによる２次元赤外線画像から検出された目標候補について紫外線センサにより目標の判定を行なっている。
【特許文献１】特開平９−１９７０３４号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発射されたミサイル等の飛翔体を、機上においてパッシブな手法により早期に初期探知するには、発射直後に飛翔体のテールから排出されるプルームを探知することが有効である。そして、その後に素早く飛翔体本体を捕捉し追尾することで、被弾を回避するための様々な防御手段や対抗手段を講ずることが可能となる。
【０００７】
しかしながら、前出のＳＡＭやＡＡＭでは、プルームは飛翔体の飛行中に継続して排出されるわけではなく、発射直後の短時間だけ発せられてその後は消滅する。このため、飛翔体のプルームの位置を継続的に捉えることは困難であった。
【０００８】
また、飛翔体のプルームの位置を特定できたとしても、プルーム自体は、飛翔体のテールから排出されるガスであり、プルームの位置が必ずしも飛翔体本体の位置と一致するとは限らない。このため、可視光を含む光学センサによる飛翔体の捕捉情報を例えば他の光学処理系に移管するなどして、プルーム消滅後も飛翔体本体を捕捉し追尾を継続させる場合においても、必ずしも対象の飛翔体を確実に捕捉することができなかった。
【０００９】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、自機に向かって飛来するミサイルなどの飛翔体を発射後の早い時期に探知し、継続的に追尾することが可能な飛翔体追尾方法及び飛翔体追尾装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の飛翔体追尾方法は、自機に向かって飛来する飛翔体を探知し、この飛翔体の所定部位を照準点として追尾する飛翔体追尾方法であって、前記飛翔体が発する光波を検出してその到来方向データを取得し、この到来方向データと、前記自機の飛行データ及びあらかじめ設定された飛翔体属性データとに基づいて前記飛翔体の所定部位の方向データを算出し、この算出した所定部位の方向データに基づいてレーザビーム光を指向させて照射し、このレーザビーム光が前記飛翔体により反射された反射光の存在を確認し、前記レーザビームの指向方向にあたる前記飛翔体の部位を照準点として前記飛翔体の追尾を開始することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の飛翔体追尾装置は、自機に向かって飛来する飛翔体が発する光波を検出してその到来方向データを取得する光波センサ部と、前記自機の飛行データを算出する航法計算部と、あらかじめ設定された前記飛翔体の飛翔体属性データを記憶する飛翔体属性データ記憶部と、前記光波センサ部からの光波の到来方向データと前記航法計算部からの自機の飛行データと前記飛翔体属性データ記憶部からの前記飛翔体の飛翔体属性データとに基づいて前記自機から見た前記飛翔体の所定部位の方向データを算出する照準方向算出部と、この照準方向算出部からの前記飛翔体の所定部位の方向データに基づいて指向し飛翔体を捕え、レーザビーム光を指向させて照射しその反射波を受光して飛翔体の存在を確認し、この確認結果に基づき前記レーザビームの指向方向にあたる前記飛翔体の部位を照準点として前記飛翔体の追尾を開始する追尾処理部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、自機に向かって飛来するミサイルなどの飛翔体を、この飛翔体発射後の早い時期に探知し、プルームの消滅後も継続して飛翔体を追尾可能な飛翔体追尾方法及び飛翔体追尾装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る飛翔体追尾方法及び飛翔体追尾装置を実施するための最良の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係る飛翔体追尾装置の一実施例を示すブロック図である。この飛翔体追尾装置は、図１に示すように、光波センサ部１１、航法計算部１２、飛翔体属性データ記憶部１３、照準方向算出部１４、追尾照準部１５から構成されている。
【００１５】
光波センサ部１１は、光波センサを有しており、飛翔体が発する光波を検出してその到来方位角データ（ＡＺ）、及び到来伏角データ（ＥＬ）を取得し、これらを光波の到来方向データとして照準方向算出部１４に送出する。本実施例においては、光波センサは、飛翔体の排出するプルームが発する紫外線を検出できるように、紫外線領域を検知することが可能な素子を用いている。
【００１６】
航法計算部１２は、自機の航法センサからのデータに基づいて自機位置、自機飛行高度、及び自機速度を計算し、自機の飛行データとして照準方向算出部１４に送出する。飛翔体属性データ記憶部１３には、あらかじめ対象とする飛翔体に関する属性データが記憶されている。本実施例においては、属性データとして、対象とする飛翔体毎に、その飛翔体のプルーム中心からシーカ搭載位置までの距離、及び飛翔速度が記憶されている。これら記憶されている属性データは照準方向算出部１４から参照される。
【００１７】
照準方向算出部１４は、光波センサ部１１から送られてくる飛翔体の到来方向データ、航法計算部１２から送られてくる自機の飛行データ、及び飛翔体属性データ記憶部１３に記憶されている飛翔体の属性データの参照結果に基づいて、自機から見た飛翔体の所定部位の方位角データ（ＡＺｓ）、及び伏角データ（ＥＬｓ）を算出し、これらを照準方向データとして追尾照準部１５に送出する。本実施例においては、飛翔体の所定部位を、この飛翔体のシーカ搭載位置として照準方向データを算出している。
【００１８】
追尾照準部１５は、レーザ発生部１５１、レーザ受光部１５２、撮像部１５３、レーザ指向方向駆動部１５４、及び駆動部１５５を有している。レーザ発生部１５１は、対象方向に所定のタイミングでレーザビーム光を照射し、レーザ受光部１５２は、飛翔体からの反射光を受光し飛翔体の反射光データを取得する。撮像部１５３は、飛翔体を視野内に捉え飛翔体の画像データを取得する。
【００１９】
レーザ指向方向駆動部１５４は、照準方向算出部１４にて算出された、自機からみた飛翔体の所定部位の方位角データ（ＡＺｓ）、及び伏角データ（ＥＬｓ）の方向にレーザビーム光を指向させる。駆動部１５５は、照準方向算出部１４からの照準方向データに従い、追尾照準部１５を指向させる。
【００２０】
次に、前述の図１、ならびに図２のフローチャート、及び図３の説明図を参照して、上述のように構成された本発明に係る飛翔体追尾装置の動作を説明する。
【００２１】
この飛翔体追尾装置を搭載した航空機が飛行を開始すると、自機の航法センサからのデータが継続的に航法計算部１２に入力される。航法計算部１２では、これらデータから自機位置、自機飛行高度、及び自機速度等を計算し、自機の飛行データとして照準方向算出部１４に継続的に送出する（ＳＴ１）。
【００２２】
ここで、自機に向けてミサイル等の飛翔体が発射され、飛翔体がプルームを排出しながら自機に接近すると、まず、光波センサ部１１は、この飛翔体のプルームから発せられる紫外線を検出する（ＳＴ２）。次に、自機から見たこの紫外線の到来する方位角データ（ＡＺ）、及び伏角データ（ＥＬ）を取得し、これをプルームの到来方向データとして照準方向算出部１４に送出する。照準方向算出部１４は、これを取り込む（ＳＴ３）。
【００２３】
この取り込んだプルーム到来方向データに従い、駆動部１５５は追尾照準部１５を指向させる。ここで、撮像部１５３の視野内に飛翔体が映っていると捕捉となる（ＳＴ４）。これに続けて、撮像部１５３の画面内に映る飛翔体の画像データより追尾点を算出し、駆動部１５５はその方向に追尾照準部１５を指向させる（ＳＴ５）。
【００２４】
次に、照準方向算出部１４は、このときの航法計算部１２からの自機の飛行速度（ＧＳ）及び飛行高度（ＡＬＴ）の飛行データを取り込み、プルーム到来方向データと関係付ける（ＳＴ６）。さらに、照準方向算出部１４は、飛翔体属性データ記憶部１３を参照し、この飛翔体の属性データとして、飛翔体のプルーム中心からシーカ搭載位置までの距離（Ｌ）、及び飛翔速度（Ｖｍ）を得る（ＳＴ７）。
【００２５】
これに続けて、照準方向算出部１４は、上記したプルームの到来方向データ（ＡＺ、ＥＬ）、飛行データ（ＧＳ、ＡＬＴ）、及び飛翔体属性データ（Ｌ、Ｖｍ）に基づいて、自機から見た飛翔体の照準方向データ、すなわちシーカ位置の方位角データ（ＡＺｓ）、及び伏角データ（ＥＬｓ）を算出する。このときの算出手順について、図３の説明図を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図３は、プルームの到来方向データから照準方向データを算出する手順を説明するための説明図であり、図３（ａ）は、自機位置とプルームの到来方向データとの関係を、また、図３（ｂ）は、自機位置と照準方向データとの関係を示している。これら図３（ａ）、及び図３（ｂ）での座標軸は、自機位置を原点として、自機の水平進行方向をＸ軸、Ｘ軸と直交する水平方向をＹ軸、鉛直方向をＺ軸としている。
【００２７】
図３（ａ）において、プルームの到来方位データ（ＡＺ、ＥＬ）、及び自機高度（ＡＬＴ）から求めた飛翔体のとの垂直高度差（Ｈ）より、飛翔体と自機との水平距離（Ｒｘｙ）、及び飛翔体との自機との直距離（Ｒ）は、それぞれ式（１）及び式（２）で表わされる。
【数１】
2005265288.tif 000003
【数２】
2005265288.tif 000004
【００２８】
よって、プルームの座標（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）は式（３）のように表わされる。
【数３】
2005265288.tif 000005
【００２９】
次に、自機の進行方向（Ｘ軸方向）とプルーム座標位置とのなす角をθとすると、θは式（４）のように表わされる。
【数４】
2005265288.tif 000006
【００３０】
よって、自機のＸ軸方向の速度をＶｘとすると、飛翔体と自機との予想会合点（ＰＩＰ）への見越し角δは、正弦定理により式（５）のように表わされる。
【数５】
2005265288.tif 000007
【００３１】
ここで、予想会合点（ＰＩＰ）の座標（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ）は、正弦定理より式（６）のように表わされる。なお、ここでは、予想会合点（ＰＩＰ）はＸ軸上と仮定したので、Ｙｐ＝Ｚｐ＝０とした。
【数６】
2005265288.tif 000008
【００３２】
次に、図３（ｂ）において、飛翔体のプルーム中心からシーカ搭載位置までの距離（Ｌ）と、プルームから予想会合点（ＰＩＰ）間での距離の比をαとすると、αは式（７）のように表わされる。
【数７】
2005265288.tif 000009
【００３３】
この式（７）を用いて、飛翔体のシーカ位置の座標（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）は、式（８）のように表わすことができる。
【数８】
2005265288.tif 000010
【００３４】
よって、自機から見た飛翔体のシーカ位置の方位角データ（ＡＺｓ）、及び伏角データ（ＥＬｓ）は、式（９）のように表わすことができる。
【数９】
2005265288.tif 000011
【００３５】
このようにして算出した飛翔体のシーカ位置の方位角データ（ＡＺｓ）、及び伏角データ（ＥＬｓ）は、照準方向データとして照準方向算出部１４から追尾照準部１５に送出される（ＳＴ８）。
【００３６】
追尾照準部１５では、この照準方向データを受け取ると、レーザ指向方向駆動部１５４がこのデータに基づいてレーザビーム光を対象方向に指向させる。そして、照準方向データで示される方向に向けて、レーザ発生部１５１から所定のタイミングでレーザビーム光を照射する（ＳＴ９）。
【００３７】
照射したレーザビーム光の反射光は、レーザ受光部１５２で受光し、反射光データを取得する（ＳＴ１０）。次に、駆動部１５５にて追尾照準部１５を指向し、撮像部１５３の視野内にレーザビーム光を捉えたらこれを追尾点とし、追尾を開始する（ＳＴ１１）。
【００３８】
以上説明したように、本実施例においては、自機に向かって飛来するミサイルなどの飛翔体を、この飛翔体のプルームが発する紫外線を検出することにより、パッシブな手法で早期に初期探知している。これにより、接近する飛翔体を早期に探知することができ、被弾を回避するための様々な手段を講ずる時間的な余裕を得ることができる。
【００３９】
また、初期探知後は、この探知したプルームの方向に基づき飛翔体本体の特にシーカ位置を算出してこれを追尾照準部で捕捉し、追尾を継続している。これにより、飛翔体本体を追尾しているので、プルームの消滅後も継続的かつ安定に飛翔体を追尾できる。さらに、この追尾情報を活用することにより、被弾を回避するための手段を効果的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る飛翔体追尾装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】本発明に係る飛翔体追尾装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】プルームの到来方向データから照準方向データを算出する手順を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１１  光波センサ部
１２  航法計算部
１３  飛翔体属性データ記憶部
１４  照準方向算出部
１５  追尾照準部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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